井下固控装置的研究及应用

在钻井过程中,为保障钻井安全需在钻井液中加入大量固相颗粒,钻井液中固相颗粒对机械钻速的影响较大,研制了一种安装在钻头上方的井下固控装置,该装置通过水力旋流分离原理将钻井液中大部分固相颗粒与钻井液分离并甩入环空区域,使通过钻头的钻井液固相含量大大减少。本装置设计的排固喷嘴有反向喷射作用,可以实现高效清洗井底,提高机械钻速。通过室内分离效果试验确定了装置的锥体角度和最优排量。在胜利油田、胜利海洋钻井进行了现场应用,验证了该装置安装方便,工作可靠,有明显的提速效果,可降低钻井液中的固相含量并有利于提高机械钻速。     

快速钻井钻井液技术在柴西地区的应用

在柴达木盆地西部地区的钻井施工过程中,地层造浆严重,导致钻井液固相含量高,严重影响了钻井速度.为了缩短建井周期,降低钻井综合成本,减少井下复杂情况的发生,采用了快速钻井钻井液技术.现场应用表明,快速钻井钻井液具有抑制能力和悬浮能力强、润滑防卡和防塌性能良好、钻井机械钻速快等优点;该钻井液中固相含量低,剪切稀释性强,有利于降低循环压耗,充分发挥水马力,增强水力破岩作用.使用快速钻井钻井液所钻的井与2007年使用聚合物钻井液所钻井相比,尕斯北区平均机械钻速提高了15.3%,砂西地区平均机械钻速提高了93.7%,乌南地区平均机械钻速提高了14.1%.     

深井水基钻井液流变性调控机理研究

分析了深井水基钻井液流变性的影响因素,得出了温度、钻井液中固相含量是影响钻井液流变性的两个重要因素,提出了深井水基钻井液流变性的调控思路与方法。按照该技术思路,通过增强钻井液体系的抑制性,降低钻井液中固相颗粒的分散度,大幅度降低钻井液中的膨润土含量和总固相含量等几种方法结合实现对钻井液流变性的调控。最后提出了聚合物钻井液、水包油乳化钻井液、聚醚多元醇钻井液的流变性调控措施。     

腰英台地区深井钻井提速技术

腰英台地区深井地层具有岩石可钻性差、井壁稳定性差、井底温度高等特点,因此钻速较慢,钻井周期较长。为加快该地区的勘探开发进度,降低钻井成本,在该地区进行了深井钻井提速技术研究。通过针对不同地层的多种PDC和牙轮钻头优选、井底动力钻具和复合钻井试验、新型射流式冲击钻井工具试验及深井抗高温防塌钻井液研究应用等方面的攻关研究,最终形成了一套适合腰英台深井的钻井提速技术。经过现场3口井的应用,取得了显著的提速效果,平均机械钻速提高13.7%,平均钻井周期缩短27.1%。新型钻井液体系的应用有效降低了钻井复杂时效,提高了井身质量,为钻井提速创造了有利条件。建议在该地区继续进行新工具新工艺的现场试验,最终形成一套完善的深井钻井提速技术。     

钻井筛处理量的数学建模和试验研究

钻井筛的处理量是由钻井液中固相和液相的各自含量决定的。引入固相-筛网干涉系数和筛网固相载荷系数。来计算钻井液中临界、大尺寸固相颗粒对处理量的影响；在综合考虑固相运移速度、钻速、井眼尺寸、钻井液流量、固相的粒度分布和筛孔面积等参数对处理量影响的基础上。建立了钻井筛处理量的实用计算模型。现场试验表明，该计算模型具有较高的精度。对钻井筛的选用具有指导作用。     

聚胺钻井液体系在定北区块的应用

针对定北区块提速钻井液技术需求,为确保钻井提速时,石千峰、上石盒子组地层的泥页岩井段井壁稳定,降低井下复杂情况,优选了聚胺抑制剂,形成了适合定北区块钻井提速的无固相聚胺钻井液体系,具有低密度、低固相、低黏切的特点。定北11及定北12井现场应用表明该钻井液具有良好的稳定井壁、防钻头泥包的作用,为钻井提速创造了良好的条件。在提速井段,定北11及定北12井较已钻同类型井机械钻速提高了32%。     

乐山-龙女寺古隆起震旦系超深井快速钻井技术

四川盆地乐山-龙女寺古隆起震旦系埋藏深度在5 000～6 000 m,地层可钻性差、纵向上多产层多压力系统等复杂地质条件制约了钻井速度。针对钻井提速难点,重点从井身结构、钻头个性化设计及有机盐钻井液体系等方面进行了攻关研究与现场试验,初步形成了适应该地区的钻井提速技术模式：①优化井身结构,较传统井身结构缩短了大尺寸井眼长度,减少了作业时间,同时又能够满足完井与后期生产作业的要求。②个性化设计PDC钻头,应用效果表明较已完钻井机械钻速提高了31%～473%,在侏罗系沙溪庙组试验刚体PDC钻头平均机械钻速16.57 m/h,已接近空气钻进效果;在适合井段试验等壁厚长寿命螺杆配合PDC钻头复合钻进,机械钻速较常规转盘钻机械钻速提高44%。③配合使用有机盐低固相钻井液,抑制性较聚磺钻井液更强,亚微米粒子含量减少,实现了辅助提高机械钻速的效果,井壁较使用聚磺钻井液的更稳定。2012年完钻的6口深井平均机械钻速由1.69 m/h提高到2.54 m/h,平均钻井周期从302 d 缩短到189 d,实现了该区震旦系超深井的安全快速钻井。     

冀东油田固相控制技术优化

冀东油田各区块的目的层位和所用钻井液各不相同,井深和井型也有较大差异,在实际钻井过程中均存在固相含量和膨润土含量偏高,导致钻井液增稠、钻速降低、钻具黏卡、测井阻卡等问题的出现。通过调研油田各区块钻井液固相、膨润土含量和固控设备配套及使用现状,分析了各区块地层特性、钻井液体系和固相控制配备、使用等因素对钻井液固相控制的影响,制定了针对性的固相控制工艺技术,主要包括确定了各区块固相含量和膨润土含量控制指标,钻井液的配制及转换、钻进中固相含量控制和固控设备使用规范。通过在高尚堡区块7口井中的对比应用,发现G76-65和G76-61井在钻井液配制、大分子处理剂加入和固控设备使用方面严格执行固相控制技术,钻井液性能良好,测井一次成功。实践证明,该套技术的推广应用有利于油田钻井施工提速、提效、提质。      

超深井钻井液固控系统配套合理性探讨

深井、超深井钻井时井下问题更为复杂,这对钻井液性能提出了更高的要求。目前国内超深井固控系统设计不太合理,技术性能较落后,钻井液固相含量控制、加重剂的回收及油基钻井液的处理效果达不到预期要求。通过分析钻井液中固相颗粒特性,结合超深井地层特点以及国内油田现有固控设备的配置及使用问题,探讨满足超深井要求的固控系统的合理配置。优化后的固控系统提高了固控效率,可以实现加重剂、钻井液的双相回收及利用。优化思路可以为油田固控系统配置的合理性改进提供参考和借鉴。     

川西地区碎屑岩深井钻井提速的配套钻井液技术

为解决四川盆地西部地区碎屑岩深井钻井出现的钻井周期长、钻速低等问题,从钻井液的类型、组成和性能入手,在调研国内外资料的基础上,分井段评价了川西地区所用钻井液各参数（钻井液密度、钻井液固相、钻井液流变性及钻井液滤失性）对钻井速度的影响程度,依托中国石油化工集团公司的各级科研成果,研发了适合中浅层钻井提速的无黏土相钻井液、“三低”（低密度、低黏切、低固相）和“三强”（强抑制、强包被、强封堵）聚合物钻井液等钻井液体系,形成了以预防和减少深井井下复杂情况和钻井事故为目标的稳定井壁、防漏堵漏、润滑防卡等技术。上述技术在川西地区新21-1H、新916-1井等多口井集成应用后,中浅层钻井速度明显提高,中深层井下复杂情况及钻井事故发生率明显降低,缩短了钻井周期,达到了钻井提速的预期目标。     

小井眼提速钻井液体系

小井眼钻井由于自身特点如环空间隙小等,对钻井工艺和钻井液性能提出了更高的特殊要求,不断提高钻井速度是钻井作业的一直追求,其中钻井液的作用至关重要。通过室内实验,研究出了针对小井眼钻井提速的钻井液配方,优选出了适合小井眼提速钻井液体系的增黏剂PLUS+流型调节剂、降滤失剂HFL-X+SPNH、提速剂HDS以及用甲酸钠和重晶石联合加重的方式。提速剂HDS是室内研制的,其具有良好的防黏附聚结能力和降低亚微米颗粒含量的效果。结果表明,该小井眼提速钻井液具有良好的润滑性、抑制性以及提高钻井速度的效果。现场应用结果表明,小井眼钻井液可以较好控制循环当量密度,并且具有显著的提高机械钻速的效果,能够满足小井眼钻井的要求。      

杨税务潜山超深超高温井安全优快钻井技术

为解决冀中地区廊固凹陷潜山构造带超深超高温潜山油气井在钻进过程中遇到漏、喷、卡、机械钻速低及轨迹控制困难等问题,在分析已完井钻井难点,调研国内超深井钻井提速技术基础上,采取了优化井身结构,简化井眼轨道,针对地层特点设计孕镶齿PDC钻头并优选钻具组合及钻井参数,研制220 ℃低固相抗高温钻井液,研发200 ℃全金属随钻测量井下脉冲发生器等措施。现场应用结果表明:优化后的井身结构与井眼轨道更易于井眼轨迹调整,使用高效PDC钻头与辅助提速、破岩工具相配合,平均机械钻速较之前提高了1~2倍,低固相抗高温钻井液在200 ℃性能稳定,满足安全施工需求,随钻测量全金属脉冲发生器在井温175 ℃条件下可持续工作超过200 h。该区块平均钻井周期较前期完井缩短了50%,最深完钻井深6 455 m、实测井底静止温度207 ℃。所采取的安全、优、快钻井技术可对后期超深、超高温井钻井提供借鉴与参考。     

扭转冲击器在金跃7-1井的现场试验

为解决我国深井钻井速度慢和成本高的问题,需要抑制"黏滑振动"对PDC钻头的影响,为此而提出一种新的钻井提速工具——扭转冲击器。该工具可以将钻井液的部分液动能量转化为高频、周向振动,并直接作用于PDC钻头,保证下部钻具组合运动平稳,有效抑制"黏滑振动"对PDC钻头的影响,同时其高频的振动冲击也可以提高PDC钻头的破岩效率。扭转冲击器在塔里木油田金跃7-1井进行了现场试验,试验中工具工作稳定,提速效果达到了国外扭力冲击器同等水平,较螺杆钻具平均机械钻速提高了42%,在硬质泥岩地层提速更为明显,机械钻速提高了88%。试验结果表明扭转冲击器对深井钻井提速具有较好的作用效果。     

旋冲钻井技术在川西硬地层的应用

川西地区深层天然气资源丰富,是中国石化增储上产的重点区块。沙溪庙组—须家河组岩石致密,可钻性差,机械钻速慢、钻井周期长是该地区深井钻井的首要难题。针对此问题,开展了旋冲钻井技术先导试验。通过现场应用和工具的改进、完善,在钻井液密度为2.25 g/cm3的条件下,旋冲钻井的平均机械钻速比同地层PDC钻头提高26%,成为川西硬地层钻井提速的又一重要手段。     

钻井液固控系统优化配置研究

针对油田老式循环固控系统设计不合理、技术性能落后等问题,分析了钻井过程中固相类型、胜利油田的地层特点及当前钻井液固控设备现状,对固控设备流程进行了优化设计,形成了适合胜利油田地层特点的钻井液固控系统优化配置方案。采用新型振动筛可提高钻井液的固相控制能力,减轻循环系统用电功率;钻井液除砂除泥一体机能满足各种条件下钻井液固相控制的要求,减少钻井液排放;高低速离心机串联使用可控制深井加重钻井液的固相,除去较小颗粒有害固相,实现对重晶石的有效回收。现场应用表明,进行钻井液固控系统优化配置后固控效果明显提高。     

频率可调式脉冲钻井提速工具的研制和应用

苏里格西区致密气藏居高不下的钻井成本与难以提高的钻井速度严重制约了长庆对苏里格气田整体开发的部署。针对苏西地区中深井下部地层钻井机械钻速低的难题,研制了频率可调式脉冲钻井提速工具。该工具通过涡轮带动的阀组将连续流动的钻井液转换成脉冲流动,改善井底流场,增强射流冲击力,以最大限度地提高水力破岩效率与井底净化能力,达到提高机械钻速的目的。实验与现场应用结果表明:研制的工具入井工作时间超过120 h,能提高机械钻速20% 以上,具有广阔的应用前景。     

钻井液提速剂性能研究

影响机械钻速因素比较多而且复杂,钻井液因素只是其中之一.实践证明,钻井液的密度、固相含量、失水量及滤液性质、粘附性、润滑性和亚微米颗粒含量明显影响机械钻速.通过添加钻井液提速剂来增强钻井液某些功能以提高机械钻速是简单有效的措施之一,提速剂主要通过快速吸附作用以增强钻井液的防粘附聚结能力、钻井液滤液渗透能力、润滑能力以及...     

高石梯—磨溪区块探井钻井提速配套技术及其应用效果

为了加快四川盆地高石梯—磨溪区块天然气勘探进程,迫切需要提高探井钻井速度。为此,分析了该区块钻井周期长、机械钻速低的原因并研究了提速技术手段,经过2年的现场试验,逐渐形成了一套适合该区块工程地质特征的震旦系探井钻井提速配套技术:①优化井身结构,不仅充分发挥了提速技术的应用,还可满足后期完井作业对井筒完整性的需要;②以高效、个性化PDC钻头为主配合KCl聚合物钻井液技术,快速钻过上部大尺寸井眼段,缩短了钻井时间,螺杆+转盘配合PDC复合钻井技术已成为该区块深部地层提速的有效技术;③以封隔式尾管悬挂器为主体的防气窜配套工艺技术,解决了"喇叭口"窜气问题,固井质量整体提升。2013年,高石梯—磨溪区块震旦系完钻11口井,平均机械钻速3.02m/h,同比2012年提高16.78%,钻井周期从192d缩短到166d,实现了震旦系深井的优快钻井,为加快该区块天然气勘探步伐提供了强有力的技术保证。     

塔河油田大尺寸井眼提高钻井速度初探

塔河油田的深井、超深井数量日益增多,上部大尺寸井眼机械钻速低的问题十分突出,而且已经影响到全井的钻井周期和钻井成本,甚至影响到油田勘探开发的速度.详细分析了影响深井钻井速度的主要因素,指出大尺寸钻头型号少、机械破岩能量不足、水力能量小、井壁失稳、钻井设备能力有限、钻井液维护处理难度大等是深井钻井机械钻速低的主要原因,并从优选钻头、应用大尺寸钻具、应用井下动力钻具、优选钻井液体系等方面给出了提高机械钻速的主要技术措施.     

深部泥岩地层扭力冲击器钻井钻头优选研究

新疆玉北地区深部泥质岩地层的优快钻进是钻井提速和降低钻井成本的关键,该地层埋深4000m左右,岩石强度高,泥质岩含量高,采用常规钻井方式及常规钻头钻井机械钻速低。为提高沙井子组地层机械钻速,引入了Tork Baster扭力冲击器钻井。作者针对地层岩性特征,结合前期钻头使用情况,根据钻头井底流场模拟 结果,优选出了适合在沙井子组地层的个性化MD1646型PDC钻头,并提出了防止钻头泥包的配套工艺措施。现场应用结果表明,MT1646型PDC钻头在相同工作时间与前期MT1657型PDC钻头钻井相比,采用油基钻井液平均机械钻速提高81%,钻头工作进尺增加143%;采用改进水基钻井液平均机械钻速提高76%,钻头工作进尺增加102%。研究成果为同类地层的优快钻井提供了重要的技术参考。